本發(fā)明涉及機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)，具體涉及一種應(yīng)用于火災(zāi)現(xiàn)場的面向火災(zāi)初期的小型警示滅火機(jī)器人。

背景技術(shù)：

如今的火災(zāi)報(bào)警裝置已經(jīng)很多樣化，主要分為兩類：火災(zāi)報(bào)警裝置和滅火裝置。最常見的自動裝置有煙霧報(bào)警裝置、自動噴淋裝置和需求人力的滅火器消防栓等。

滅火的最佳時(shí)期在初期，越早發(fā)現(xiàn)，越容易撲滅。在這里，我們要除去大型滅火設(shè)備，如消防車、云梯、消防栓等。因?yàn)榇笮驮O(shè)備在火災(zāi)初期的短暫時(shí)間內(nèi)難以調(diào)動，并不具備實(shí)時(shí)監(jiān)控、立刻執(zhí)行的特性。

另外、煙霧報(bào)警設(shè)備和自動噴淋設(shè)備結(jié)合的滅火系統(tǒng)是建筑使用的最普遍的設(shè)備。它包括煙霧報(bào)警傳感器，警報(bào)裝置、噴淋設(shè)備和供水系統(tǒng)。當(dāng)煙霧報(bào)警傳感器感受到環(huán)境煙霧含量過高時(shí)，就會觸發(fā)報(bào)警開關(guān)，提醒人類注意火災(zāi)。同時(shí)，噴淋設(shè)備打開，水從房頂噴出，實(shí)現(xiàn)滅火目的。

現(xiàn)有火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的弊端也是顯而易見的。第一，現(xiàn)有裝置無法移動。因?yàn)槭羌稍诮ㄖ?nèi)的，所以只能定點(diǎn)進(jìn)行滅火，而無法根據(jù)火災(zāi)位置進(jìn)行移動，并且，由于從上向下進(jìn)行噴水，噴淋面積大，造成房屋受到損壞嚴(yán)重、浸泡危害大，并且在某些電路設(shè)備多、化學(xué)產(chǎn)品多的場所，不適合使用水來滅火。第二，滅火效果不明顯。大面積噴灑并不能做到集中消滅火源，不能有針對性的實(shí)現(xiàn)靈活滅火、高效滅火。第三，火源感應(yīng)時(shí)間長，初期火源并沒有大量煙霧，往往不能觸發(fā)報(bào)警器，等到感應(yīng)到火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)也發(fā)展到鼻尖哦旺盛的時(shí)期了，此事再采取措施，也顯得有些遲緩。第四，誤報(bào)現(xiàn)象。家用報(bào)警器，尤其是部分安裝在廚房的報(bào)警器，受到做飯炒菜的油煙影響，很有可能產(chǎn)生誤報(bào)現(xiàn)象。所以，不少用戶將煙霧報(bào)警器遮擋起來，以免發(fā)生不必要的麻煩。但是這樣有使得報(bào)警器失去了其使用價(jià)值。綜合上面的分析，一臺能夠自主移動，靈活高效滅火，并且方便調(diào)控，識別準(zhǔn)確預(yù)警滅火裝置，是完全符合當(dāng)今社會需求的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種面向火災(zāi)初期的小型警示滅火機(jī)器人。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種面向火災(zāi)初期的小型警示滅火機(jī)器人，包括移動平臺裝置、檢測和警報(bào)裝置以及滅火裝置；所述移動平臺裝置包括底盤主體、兩組車輪和懸掛組件，底盤主體呈矩形框架結(jié)構(gòu)，兩組車輪分別通過懸掛組件安裝于底盤主體的前后兩端；底盤主體中部還設(shè)置有云臺，云臺上安裝有檢測和警報(bào)裝置，所述云臺分別由p軸電機(jī)和y周電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)pitch和yaw軸的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的調(diào)節(jié)；所述檢測和警報(bào)組裝置包括檢測組件和警報(bào)組件，檢測組件包括煙霧檢測器、紅外攝像頭、溫度傳感器和超聲波傳感器，警報(bào)組件包括警報(bào)器、警報(bào)燈和遠(yuǎn)距離警報(bào)裝置，所述滅火裝置包括儲存罐和噴頭，儲存罐安裝于底盤主體后端且儲存罐中裝有滅火劑，儲存罐通過活動軟管連接于噴頭，噴頭固定于云臺且朝向正前方。

進(jìn)一步的，所述底盤主體整體大小為750±80mm×450±60mm(實(shí)際上車身整體的大小可根據(jù)用戶需求的滅火劑裝載量和環(huán)境空間大小等因素做出適應(yīng)性調(diào)整)，所述兩組車輪均采用麥克納姆輪，底盤主體的前端還設(shè)有防撞梁。采用這樣的設(shè)計(jì)使得車身在豎直方向的振動更小，以維持電子設(shè)備和滅火裝置的穩(wěn)定，同時(shí)可以提高攝像頭的視覺體驗(yàn)，降低鏡頭抖動，可以更方便的讓后臺監(jiān)控者判斷火災(zāi)形勢，更快的做出反應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述懸掛組件包括車架主體、下板、上板和彈簧阻尼器，車架主體安裝于底盤，下板安裝于車架主體上前后兩端與兩組車輪分別對應(yīng)的位置處，下板與車架適應(yīng)轉(zhuǎn)動合頁連接，下板可繞自身與車架的連接軸做轉(zhuǎn)動，車輪通過輪軸、底座和下板固連，在顛簸時(shí)，車輪可以在下板的擺動中做上下運(yùn)動，上板架設(shè)于下板的正上方，并且與車架固連，上板在運(yùn)動中始終和車架保持同步，每個(gè)車輪均通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接，彈簧阻尼器的一端固定于上板，且另一端連接于下板，在下擺動時(shí)，彈簧阻尼器不斷壓縮或伸長，實(shí)現(xiàn)顛簸信號的衰減震蕩，幫助車架穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述煙霧檢測裝置放在車架主體后方，跟隨車架主體移動(主要是考慮到車前方需要較好的視野范圍和平衡車身前后配重)，紅外攝像頭放置于云臺上的噴頭正上方，并且跟隨滅火器噴頭一起轉(zhuǎn)動(能夠更加方便操作者觀察到滅火劑噴射方向，通過對火源的方向、大小、形狀的視覺識別，對火源的種類做出判斷，這樣可以排除由吸煙或廚房油煙引起的誤報(bào))，溫度常感器發(fā)放至于車架的中間位置且在云臺前方(防止機(jī)器人過于靠近火源，前方更加貼合多數(shù)情況下的運(yùn)動朝向)，超聲波傳感器安裝于車架主體最前端，在車架主體和懸掛板之間，車身左右兩邊各有一個(gè)，主要用于探測前方障礙物，方便車輛繞開障礙物；檢測組件開啟后即時(shí)采集環(huán)境信息，并且uart串口傳輸?shù)絪tm32芯片中，該芯片通過對溫度、超聲波、煙霧和遙控接收器的信號進(jìn)行處理，其中，人員發(fā)出的遙控信號優(yōu)先級最高，在不沖突遙控指令的情況下，溫度和超聲波信號可以協(xié)助機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整(二者協(xié)同既可保證機(jī)器人接近人員，又不至于靠的太近從而傷害到自身)，煙霧信號主要用于把機(jī)器人從待機(jī)狀態(tài)喚醒，完成周圍有火災(zāi)時(shí)的自啟動，攝像頭信號則是通過機(jī)器人自帶的圖傳系統(tǒng)，把攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理器，對視頻信息進(jìn)行編譯，編譯的信息通過機(jī)器人上的2.4g發(fā)送器發(fā)射，然后后方的接收器接受圖像信息，并且進(jìn)行解碼，發(fā)送到屏幕上實(shí)時(shí)播放。

進(jìn)一步的，所述警報(bào)器和警報(bào)燈通過聲音和燈光提醒火源附近的人注意安全，提醒周圍人逃離或者抓緊滅火，遠(yuǎn)距離警報(bào)裝置可以發(fā)送警報(bào)信號到后臺監(jiān)控，通過監(jiān)控視頻中的圖像和聲音提醒保安或者消防員目前火警現(xiàn)狀。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明使得民用滅火裝置更加智能化，具有更強(qiáng)的檢測能力，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)監(jiān)控，滅火機(jī)器人具有的多種檢測手段，可以通過煙霧、紅外圖像、溫度等方式感知外界變化，既可以感知外界變化，也可以分辨是真實(shí)火災(zāi)還是由生產(chǎn)生活的煙霧引起的誤報(bào)。

(2)本發(fā)明可以實(shí)時(shí)傳回現(xiàn)場圖像，可以讓工作人員盡快了解火災(zāi)狀況，了解有無受傷人員，以便及時(shí)做出反應(yīng)。

(3)本發(fā)明具備一定的自主滅火能力，溫度傳感器和紅外攝像頭協(xié)調(diào)工作，可以讓機(jī)器人靠近火源但不至于靠的太近，自身攜帶的滅火劑可以經(jīng)由后臺控制噴頭射出，噴頭后方是電動的閥門，原理和普通閥門沒有區(qū)別，只是將人手的擰動改為了電機(jī)帶動的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)布置在噴頭后面，電機(jī)在下，閥門在上，芯片控制了電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，也就實(shí)現(xiàn)了閥門的打開和閉合，效果與手持式滅火器接近，具有一定的滅火能力。

(4)本發(fā)明與傳統(tǒng)的固定式自動噴淋裝置相比，具有靈活性更強(qiáng)，適應(yīng)性更廣泛，可以移動滅火，找到最佳滅火位置的特點(diǎn)。

綜上所述，本發(fā)明與傳統(tǒng)手持式滅火器和消防栓相比，具有自動化程度高，人員可以遠(yuǎn)程操作，更加安全可靠的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的主視圖；

圖3為圖1的側(cè)視圖；

圖4為圖1的俯視圖；

圖5為本發(fā)明中移動平臺裝置的局部示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種面向火災(zāi)初期的小型警示滅火機(jī)器人，包括移動平臺裝置、檢測和警報(bào)裝置以及滅火裝置；所述移動平臺裝置包括底盤1主體、兩組車輪2和懸掛組件，底盤1主體呈矩形框架結(jié)構(gòu)，兩組車輪2分別通過懸掛組件安裝于底盤1主體的前后兩端；底盤1主體中部還設(shè)置有云臺3，云臺3上安裝有檢測和警報(bào)裝置，所述云臺3分別由p軸電機(jī)4和y周電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)pitch和yaw軸的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的調(diào)節(jié)；所述檢測和警報(bào)組裝置包括檢測組件和警報(bào)組件，檢測組件包括煙霧檢測器、紅外攝像頭、溫度傳感器和超聲波傳感器，警報(bào)組件包括警報(bào)器、警報(bào)燈和遠(yuǎn)距離警報(bào)裝置，所述滅火裝置包括儲存罐和噴頭7，儲存罐安裝于底盤1主體后端且儲存罐中裝有滅火劑，儲存罐通過活動軟管連接于噴頭7，噴頭7固定于云臺3且朝向正前方。

其中，云臺3具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，通過y軸電機(jī)3和p軸電機(jī)4對云臺3的控制，可以實(shí)現(xiàn)云臺3pitch和yaw軸的調(diào)節(jié)，使得滅火器噴頭7可隨著云臺3的轉(zhuǎn)動而改變朝向，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)角度的滅火。云臺3分為兩個(gè)部分，第一個(gè)部分是提供yaw軸自由度的模塊，由固連在底板上的支架和水平旋轉(zhuǎn)部分組成，旋轉(zhuǎn)部分由一個(gè)角接觸球軸承連接，使得上層部分所有重力由軸承支撐，被車架所承擔(dān)，不會使得電機(jī)軸受力。第二個(gè)部分是提供pitch軸自由度部分，兩個(gè)y形支架從上一個(gè)頂部伸出，中間搭載著轉(zhuǎn)動軸，其一端由法蘭軸承支撐，另一端通過聯(lián)軸器12連接電機(jī)軸，當(dāng)p軸電機(jī)4轉(zhuǎn)動時(shí)，則滅火器噴頭7可以跟隨著軸俯仰轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)了噴頭7的靈活調(diào)節(jié)。

如圖5所示，上述底盤1主體整體大小為750±80mm×450±60mm(實(shí)際上車身整體的大小可根據(jù)用戶需求的滅火劑裝載量和環(huán)境空間大小等因素做出適應(yīng)性調(diào)整)，所述兩組車輪2均采用麥克納姆輪(四個(gè)車輪2均有相應(yīng)電機(jī)控制)，底盤1主體的前端還設(shè)有防撞梁6。采用這樣的設(shè)計(jì)使得車身在豎直方向的振動更小，以維持電子設(shè)備和滅火裝置的穩(wěn)定，同時(shí)可以提高攝像頭的視覺體驗(yàn)，降低鏡頭抖動，可以更方便的讓后臺監(jiān)控者判斷火災(zāi)形勢，更快的做出反應(yīng)。

上述懸掛組件包括車架主體、下板8、上板9和彈簧阻尼器10，車架主體安裝于底盤1，下板8安裝于車架主體上前后兩端與兩組車輪2分別對應(yīng)的位置處，下板8與車架主體適應(yīng)轉(zhuǎn)動合頁連接，下板8可繞自身與車架主體的連接軸11做轉(zhuǎn)動，下板8還通過連接軸11與下擺臂13連接，車輪2通過輪軸、底座和下板8固連，在顛簸時(shí)，車輪2可以在下板8的擺動中做上下運(yùn)動，上板9架設(shè)于下板8的正上方，并且與車架固連，上板9在運(yùn)動中始終和車架保持同步，每個(gè)車輪2均通過聯(lián)軸器12與電機(jī)連接，彈簧阻尼器10的一端固定于上板9，且另一端連接于下板8，在下擺動時(shí)，彈簧阻尼器10不斷壓縮或伸長，實(shí)現(xiàn)顛簸信號的衰減震蕩，幫助車架穩(wěn)定。

上述煙霧檢測裝置放在車架主體后方，跟隨車架主體移動(主要是考慮到車前方需要較好的視野范圍和平衡車身前后配重)，紅外攝像頭放置于云臺3上的噴頭7正上方，并且跟隨滅火器噴頭7一起轉(zhuǎn)動(能夠更加方便操作者觀察到滅火劑噴射方向，通過對火源的方向、大小、形狀的視覺識別，對火源的種類做出判斷，這樣可以排除由吸煙或廚房油煙引起的誤報(bào))，溫度常感器發(fā)放至于車架的中間位置且在云臺3前方(防止機(jī)器人過于靠近火源，前方更加貼合多數(shù)情況下的運(yùn)動朝向)，超聲波傳感器安裝于車架最前端，在車架主體和懸掛板之間，車身左右兩邊各有一個(gè)，主要用于探測前方障礙物，方便車輛繞開障礙物；檢測組件開啟后即時(shí)采集環(huán)境信息，并且uart串口傳輸?shù)絪tm32芯片中，該芯片通過對溫度、超聲波、煙霧和遙控接收器的信號進(jìn)行處理，其中，人員發(fā)出的遙控信號優(yōu)先級最高，在不沖突遙控指令的情況下，溫度和超聲波信號可以協(xié)助機(jī)器人進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整(二者協(xié)同既可保證機(jī)器人接近人員，又不至于靠的太近從而傷害到自身)，煙霧信號主要用于把機(jī)器人從待機(jī)狀態(tài)喚醒，完成周圍有火災(zāi)時(shí)的自啟動，攝像頭信號則是通過機(jī)器人自帶的圖傳系統(tǒng)，把攝像頭拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理器，對視頻信息進(jìn)行編譯，編譯的信息通過機(jī)器人上的2.4g發(fā)送器發(fā)射，然后后方的接收器接受圖像信息，并且進(jìn)行解碼，發(fā)送到屏幕上實(shí)時(shí)播放。

上述警報(bào)器和警報(bào)燈通過聲音和燈光提醒火源附近的人注意安全，提醒周圍人逃離或者抓緊滅火，遠(yuǎn)距離警報(bào)裝置可以發(fā)送警報(bào)信號到后臺監(jiān)控，通過監(jiān)控視頻中的圖像和聲音提醒保安或者消防員目前火警現(xiàn)狀。

本發(fā)明中的移動平臺裝置能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的自主移動，通過麥克納姆車輪2還具有跨障和避障能力，其中的懸掛裝置使得機(jī)器人底盤1具備了一定的承受路面不平度的能力，可以越過小型的凸起和凹坑，通過四個(gè)麥克納姆輪的正反向和差速調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)小車的前后左右平移和順時(shí)針逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使得機(jī)器人可以在復(fù)雜路況中，沿著靈活多變的軌跡運(yùn)動。另外還可以在車身最外面安裝有石棉等耐高溫材料，可以在機(jī)器人未經(jīng)受長時(shí)間明火灼燒下，抵御一定的高溫，機(jī)器人車架下方除了懸掛、輪組外，盡可能減少電路的布置，可以幫助機(jī)器人進(jìn)行淺水區(qū)涉水。

本發(fā)明中的檢測和警報(bào)裝置不僅做到感知外界火災(zāi)的發(fā)生，同時(shí)還要做到可以定點(diǎn)感知火災(zāi)的來源方向，準(zhǔn)確判斷周圍是真正的火災(zāi)還是生產(chǎn)生活中的正常煙霧環(huán)境。還能夠?qū)崟r(shí)傳回火災(zāi)的圖像，使得后臺監(jiān)控人員可以立刻判別火災(zāi)的形勢和狀態(tài)，并且可以隨意切換成實(shí)時(shí)控制的模式：在由煙霧報(bào)警器喚醒后，機(jī)器人進(jìn)行工作狀態(tài)自檢，如果沒有人工指令的發(fā)布，則進(jìn)行簡單的自動化的滅火作業(yè)，如果中間有遙控信號的介入，則人工信號具有更高的優(yōu)先級，使得機(jī)器人可以按照人類的想法進(jìn)行滅火動作。

在最終確認(rèn)火源的方向、大小和距離等數(shù)據(jù)進(jìn)行滅火劑噴灑時(shí)，具有較好的準(zhǔn)確性，做到快速噴射，迅速滅火，利用好火災(zāi)初期規(guī)模小溫度低的特點(diǎn)，做到高效低影響滅火。